JPH1013639A

JPH1013639A - 走査型画像読み取り装置

Info

Publication number: JPH1013639A
Application number: JP8181405A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木; Mikio Horie; 幹生堀江
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-16
Also published as: US5999278A

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラ型のスキャナーで回動可能な走査ミラ
ーにより被写体像をラインセンサ上で走査させる方式を
採用する場合、結像レンズのコサイン４乗則による周辺
光量低下の度合いが走査ミラーの回動位置により変化す
ることとなり従来の手段ではシェーディングを補正でき
ない。【解決手段】 S517のシェーディング補正は、結像レン
ズ３のコサイン４乗則による光量低下に起因する主走査
方向の光量ムラを補正するための処理であり、イメージ
センサの各画素に入射する光束の結像レンズからの主走
査方向における射出角度θ(画角)に基づいて補正係数Ｋ
ｃを求め、これを当該画素の出力信号Ｅyに乗じること
により補正画像データＥsyを求める。すなわち、結像倍
率ｍｓとイメージセンサ上の画素の像高ｙとに基づいて
当該画素の画角θに応じた画素毎の補正係数Ｋｃを各読
み取りライン毎に求め、当該画素の出力Ｅyに補正係数
Ｋｃをかけることにより補正画像データＥsyを求めてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ライン型のイメ
ージセンサを用いて被写体像を走査することにより被写
体を二次元的に読み取る走査型画像読み取り装置に関
し、より詳細には、この装置におけるシェーディング補
正、色補正の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナー等の画像読み取り装
置では、画像を読み取る際に走査対象面の照度のバラツ
キや結像レンズの周辺光量低下等の影響による像面照度
の不均一性(シェーディング)が発生するため、この不均
一性によるセンサ出力のムラを補正する必要がある。

【０００３】従来、フラットベッドタイプのイメージス
キャナーでは、白基準を得るために予めスキャナー内に
設けられた白い基準板を最初に読み、その際の出力信号
のムラに基づいて原稿上の照度のムラやセンサの出力特
性のバラツキによる不均一性を測定し、この測定データ
に基づいて実際の原稿読み取り時にセンサの出力を画素
単位で補正している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被写体
までの距離、物体距離が広い範囲で変化しうるカメラ型
のスキャナーでは、画像の読み取り時に上記のような基
準板を読むことができないため、上記のようなフラット
ベットタイプのスキャナーで用いられている補正手段を
採用することができない。

【０００５】特に、カメラ型のスキャナーで回動可能な
走査ミラーを介して入射する被写体からの光を結像レン
ズを介して本体に固定されたラインセンサ上に結像させ
る方式を採用する場合には、対象物が平面であれば走査
ミラーの回動に伴って物体距離が変化し、結像倍率およ
び画角が変化するため、結像レンズのコサイン４乗則に
よる周辺光量低下の度合いも走査ミラーの回動位置によ
り変化することとなり、上記のフラットベットタイプの
スキャナーと同様の手段ではシェーディングを補正する
ことができない。

【０００６】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、カメラ型のスキャナーに適し
たシェーディング補正手段、特に上記のような回動ミラ
ー走査方式の装置に適したシェーディング補正手段を有
する走査型画像読み取り装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査型
画像読み取り装置は、被写体像を形成する結像レンズ
と、結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な
画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサ
と、被写体と結像レンズとの間に設けられ、イメージセ
ンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに回動する
ことによりイメージセンサ上に被写体像を走査させ、イ
メージセンサに被写体像の二次元的な画像情報を読み取
らせる走査ミラーと、結像レンズの結像倍率とラインセ
ンサ上の各画素の像高とをパラメータとして結像レンズ
の周辺光量低下による影響を相殺するよう各画素の出力
を電気的に補正するシェーディング補正手段と、シェー
ディング補正手段の出力に基づいて被写体の二次元的な
画像データを生成する画像生成手段とを備えることを特
徴とする。

【０００８】この発明の装置は、フラットベット型のス
キャナーのように原稿を照明する光源を持たないため、
光源の照明ムラによるシェーディングについては考慮す
る必要がない。そこで、被写体面の照度は均一であるも
のと仮定する。光源の照明ムラを除くと、シェーディン
グの主たる原因は結像レンズのコサイン４乗則による周
辺光量低下に求められる。かつ、発明の装置は回動ミラ
ー走査方式を採用しているため、前述のように走査ミラ
ーの回動位置により被写体距離が変化する。そこで、発
明の装置は、走査ミラーの回動位置から求められる結像
レンズの結像倍率とラインセンサ上の各画素の像高とを
パラメータとして結像レンズの周辺光量低下による影響
を相殺するよう各画素の出力を電気的に補正するよう構
成されている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査型画
像読み取り装置の実施形態としてカメラ型スキャナーを
説明する。

【００１０】実施形態のカメラ型スキャナーは、モノク
ロのライン型ＣＣＤセンサであるイメージセンサを用い
て離れた位置にある被写体を走査する方式のカメラ型ス
キャナーである。その撮影光学系は図１に概念的に示す
ように、被写体Ｏ側から走査ミラー２、結像レンズ３、
イメージセンサ１６により構成される。走査ミラー２を
イメージセンサ１６の画素配列方向に平行な方向の回転
軸Ｒｘ回りに回動させることにより、被写体Ｏを順次ラ
イン状に読み取ってイメージセンサ上に結像させ、被写
体の情報を二次元的に読み取る。この明細書では、イメ
ージセンサの画素配列方向に相当する方向を「主走査方
向」、走査ミラーの回動により走査される読み取りライ
ン(走査ライン)の移動方向を「副走査方向」と定義す
る。また、図中に、イメージセンサ１６の画素配列方向
に平行なｙ軸と、結像レンズ３の光軸に平行なｘ軸を定
義する。さらに、以下の説明では、結像レンズ３の光軸
が図中一点鎖線で示したように走査ミラー２により直角
に偏向される際のラインセンサの読み取りラインを「基
準走査ライン」と定義する。

【００１１】なお、結像レンズ３の近傍には、被写体Ｏ
に縞状のコントラストパターンＰを投影するための補助
光ユニット１１が配置されている。実施形態のカメラ型
スキャナーは、撮影用のイメージセンサ１６の出力を用
いて被写体のコントラストを検出することにより被写体
に対して結像レンズのピントを合わせるよう構成されて
いる。補助光ユニット１１により被写体にコントラスト
を付与することにより、例えば白い壁等のコントラスト
の小さい被写体に対してもピントを合わせることができ
る。

【００１２】補助光ユニット１１は、縞状のパターンを
持つ補助光を発する発光ダイオード１１ａと、この補助
光を投影する投影レンズ１１ｂとから構成されており、
走査ミラー２に対してイメージセンサ１６と同一側に配
置されている。投影レンズ１１ｂを透過した補助光は、
走査ミラー２により反射されて被写体Ｏ上に投影され
る。補助光ユニット１１は、少なくとも被写体Ｏ上でイ
メージセンサ１６により読み取られる部分を中心にパタ
ーンＰを投影するよう配置されている。

【００１３】実施形態のカメラ型スキャナーは、被写体
を走査して情報を読み取る方式を採用しているため、セ
ンサの画素数に対して読み取りの解像度を高くすること
ができる。例えば、実施形態におけるイメージセンサの
有効画素数は２０８８であり、５４．４度の走査範囲を
２８７０ステップに分解して走査ミラーの回動位置を設
定することにより、主走査２０８８×副走査２８７０の
約６００万画素のエリアセンサを用いたのと同等の解像
度を得ることができる。この解像度は、例えばＢ５版の
原稿を読み取る際には約３００ｄｐｉに相当する。

【００１４】また、走査方式として上記のような回転ミ
ラー走査方式を採用したことにより、イメージセンサに
入射する光束を常に一定の角度で結像レンズに入射させ
ることができるため、結像レンズの径を最小限に抑える
ことができる。同様の走査方式でもイメージセンサを走
査させる方式とすると、イメージセンサに入射する光束
の結像レンズに対する入射角度が走査位置に応じて変化
するため、ビネッティングの影響を抑えるために結像レ
ンズに必要とされる径は回転ミラー走査方式の場合より
大きくなる。また、回転ミラー走査方式では、ラインセ
ンサやミラーを平行移動させる走査方式と比較して、可
動部分を小さくすると共に、駆動機構を単純化すること
ができる。

【００１５】ただし、走査ミラーを回動させて被写体を
走査する場合、イメージセンサ１６と共役な物体面は、
走査ミラー２の回転軸Ｒｘを中心とした円筒面となるた
め、被写体Ｏが平面である場合には以下の３つの問題が
生じる。第１は、基準走査ラインに焦点を合わせると副
走査方向の周辺部を読み取る際には被写体Ｏより手前の
位置にピントが合うという焦点ズレの問題、第２は、走
査ミラー２から被写体Ｏまでの距離が基準走査ラインか
ら副走査方向の周辺部に向かって漸増することにより周
辺部に向けて結像倍率が小さくなるという倍率変化の問
題、そして、第３は、走査ミラー２から被写体Ｏまでの
距離をＬとしたときに走査ラインの副走査方向の位置が
走査ミラー２の回転角度θに対してＬ・tanθで定まる
ため、走査ミラーの回動角度ピッチが等しいと読み取り
ラインの密度が画面中心部と比較して周辺部で粗くなる
という読み取り密度の問題が発生する。

【００１６】実施形態のカメラ型スキャナーでは、焦点
ズレの問題に関しては、副走査方向の読み取り位置に応
じて結像レンズを光軸方向に移動させることにより解消
しており、倍率変化の問題に関しては取り込まれた画像
の信号処理段階において倍率の小さい周辺部でデータを
補完して伸張することにより解消しており、読み取り密
度の問題に関しては、ミラー駆動モータ側の等ピッチの
回転を副走査方向の読み取り位置に応じて不等ピッチの
回転に変換する機能を機械系に持たせることにより解消
している。

【００１７】また、実施形態のカメラ型スキャナーで
は、撮影光学系とファインダー光学系とが独立して設け
られているため、これらの光学系の間にパララックスが
生じる。一般に、例えばレンズシャッターカメラ等のカ
メラでは、撮影光学系を基準としてファインダー光学系
にパララックス補正用の手段を設け、パララックスの影
響を避けるようにしている。これに対して、実施形態の
カメラ型スキャナーは、ファインダー系の視野を基準と
して、パララックスが生じないよう撮影光学系側の走査
範囲を被写体距離に応じて変化させている。これに伴
い、基準走査ラインに対して撮影範囲が非対称に設定さ
れる。

【００１８】図２及び図３は、本実施の形態によるカメ
ラ型スキャナの外形及び概略構成を示す斜視図である。
図２に示すように、カメラ型スキャナ１は、略直方体形
状の本体ケース１０を有し、本体ケース１０の正面には
被写体像を取り込むための窓部１２が形成されている。
また、図３に示すように、本体ケース１０の内部には、
イメージセンサ１６と、イメージセンサ１６の画素配列
方向に平行な軸Ｒｘの回りで回転する走査ミラー２と、
走査ミラー２からの反射光をイメージセンサ１６に結像
させるための結像レンズ３とが備えられている。

【００１９】補助光ユニット１１は、結像レンズ３に隣
接して配置され、補助光ユニット１１からの射出光が走
査ミラー２を介して窓部１２から射出されるよう構成さ
れている。補助光ユニット１１は、被写体にイメージセ
ンサ１６の画素配列方向に相当する方向に直交する縞状
のパターンを投影する。パターンを含む光は、投影レン
ズ１１ｂを介して走査ミラー２に入射し、走査ミラー２
で反射されて被写体側に投影される。

【００２０】イメージセンサ１６は所謂モノクロセンサ
であり、カラー画像に対応するため、走査ミラー２とイ
メージセンサ１６との光路中には、カラーフィルタ４が
設けられている。また、窓部１２に隣接して、ファイン
ダー窓１３が設けられている。

【００２１】本体１には、電源をオンオフするメインス
イッチ３１０が設けられており、カメラ型スキャナ１の
操作はリモコン５の操作ボタン３５０により行われる。
図２に示すように、操作ボタン３５０には、スタートボ
タン５１、アップ／テレボタン５４、ダウン／ワイドボ
タン５５、モードボタン５３、ストップ/削除ボタン５
２の５つがある。また、リモコン５は、本体ケース１０
の上部に形成されたリモコン装着部１７に着脱可能とな
っている。

【００２２】リモコン５は赤外ＬＥＤを用いて赤外線に
よってカメラ本体に対してコマンド信号を送信する送信
部５６を有している。本体ケース１０の背面には送信部
からの信号を受信するための赤外線センサである第１受
信部２０１が設けられ、リモコン装着部１７の、リモコ
ン５の送信部５６に相当する部分には、第１受信部２０
１に比べて感度の弱い赤外線センサである第２受信部２
０２が設けられている。つまり、リモコン５をリモコン
装着部１７から取り外した状態では、送信部５６からの
信号を第１受信部２０１で受信し、リモコン５をリモコ
ン装着部１７に装着した状態では、送信部５６からの信
号を第２受信部２０２で受信することができる。

【００２３】また、本体には、リモコン５の着脱を検出
するための反射型フォトセンサである、リモコン着脱セ
ンサ３１１が設けられており、リモコン着脱センサ３１
１はリモコン５が装着されていればオン信号を出す。本
体側の制御回路はリモコンから同一の操作信号が入力さ
れた際にも、リモコン５が本体に装着された状態である
か離脱した状態であるかに応じて異なるコマンドとして
実行することができる。

【００２４】図４は、カメラ型スキャナ１の内部構成を
示す平面図である。本体ケース１０内には、走査ミラー
２を回転可能に保持するミラーホルダ２０が設けられて
いる。ミラーホルダ２０は後述のミラー駆動機構によっ
て図中時計回り及び反時計回りに回転駆動される。ま
た、ミラーホルダ２０に隣接して、結像レンズ３及びイ
メージセンサ１６を収容するためのハウジング１２０が
設けられており、走査ミラー２からの反射光がハウジン
グ１２０内の結像レンズ３を通ってイメージセンサ１６
に結像するように構成されている。

【００２５】結像レンズ３は、レンズ鏡筒３０に保持さ
れた３枚のレンズ３ａ，３ｂ，３ｃより構成されてい
る。また、レンズ鏡筒３０はその外周をハウジング１２
０に設けられた円筒状の鏡筒保持部１２１の内周に保持
されている。レンズ鏡筒３０は、後述のレンズ駆動機構
６によって走査ミラー３に近接する方向及び離反する方
向に駆動され、これにより結像レンズ３を光軸方向に移
動させる。

【００２６】ハウジング１２０の、鏡筒保持部１２１と
イメージセンサ１６との間には、無色フィルタ４ａ、赤
色フィルタ４ｂ、緑色フィルタ４ｃ、及び青色フィルタ
４ｄからなるカラーフィルタ群４が設けられている。カ
ラーフィルタ群４は、イメージセンサ１６の画素配列方
向と平行な回転軸の回りに回転するフィルタホルダ４０
によって、９０゜間隔で保持されており、フィルタホル
ダ４０の回転によって各々フィルタが選択的に、結像レ
ンズ３とイメージセンサ１６との間の光路中に配置され
る。

【００２７】なお、ミラーホルダ２０、ハウジング１２
０等は、本体ケース１０の下部に設けられた支持フレー
ム１３０によって支持されている。支持フレーム１３０
上には、後述の走査用モータ７０を支持するためのモー
タフレーム１３５、バッテリー２１０を保持するバッテ
ーリーフレーム１３６が形成されている。

【００２８】次に、ファインダーについて説明する。図
５は、図４のカメラ型スキャナ１の線分Ａ−Ａに関する
断面図である。図５に示すように、ファインダーは、フ
ァインダー窓１３から入射した光束を取り込む対物レン
ズ１４１と、この対物レンズ１４１を透過した光束を上
側のカバーガラス１５側に向けて反射させるファインダ
ーミラー１４５と、ミラー１４５により反射された光束
を透過させるフレネルレンズ１４３と、フレネルレンズ
１４３とカバーガラス１５との間に配置された透過型の
液晶表示パネル１５２とから構成されている。対物レン
ズ１４１とフレネルレンズ１４３とは、プラスチックに
より一体のユニット１４０として成形されている。ファ
インダーが設けられたスペースの後方には、図２に示さ
れるように撮影画像のデータを記録するメモリカード２
２０を装着するためのカードスロット２３０が形成され
ている。なお、ファインダーユニット１４０は、ビス止
め部１４６によって、支持フレーム１３０に固定されて
いる。

【００２９】次に、走査ミラー２を回動させると共にフ
ィルター群４を切り換えるためのミラー駆動機構７につ
いて説明する。図６は、図４のカメラ型スキャナ１の線
分Ｂ−Ｂに関する断面図である。図６に示すように、モ
ータフレーム１３５には、ミラー駆動モータ７０が固定
され、ミラー駆動モータ７０の出力軸には、駆動ギア７
１が固定されている。また、駆動ギア７１の回転を約１
／１０００に減速するために、歯数の大きなギアと歯数
の小さいギアとを一体として構成した５組のギア対７４
〜７８が設けられている。ギア対７４〜７８のうち、ギ
ア対７４，７５，７６は第１の支軸７２の回りに回転可
能に支持されており、ギア対７７，７８は第２の支軸７
３の回りに回転可能に支持されている。

【００３０】そして、駆動ギア７１は、支軸７２に支持
された第１のギア対の従動ギア７４ａに係合し、第１の
ギア対の減速ギア７４ｂは、支軸７３に支持された第２
のギア対７７の従動ギア７７ａに係合している。第２の
ギア対７７の減速ギア７７ｂは、支軸７２に支持された
第３のギア対７５の従動ギア７５ａに係合し、第３のギ
ア対７５の減速ギア７５ｂは、支軸７３に支持された第
４のギア対７８の従動ギア７８ａに係合している。第４
のギア対７８の減速ギア７８ｂは、支軸７２に支持され
た第５のギア対７６の従動ギア７６ａに係合し、第５の
ギア対７６の減速ギア７６ｂは、支軸７３に回転可能に
支持された後述の駆動部材８０に係合している。なお、
支軸７３の中心軸を軸７３ａとする。

【００３１】図７は、駆動機構７を示す平面図である。
図７に示すように、駆動部材８０は、平板状部材に第１
セクタギア８２と第２セクタギア８３を形成したもので
ある。第１セクタギア８２は、前述の第５のギア対７６
の減速ギア７６ｂに係合しており、当該減速ギア７６ｂ
の回転によって駆動部材８０が回動する。第１セクタギ
ア８２は支軸７３の中心軸７３ａに対し中心角１２０°
を有し、第２外周ギア部８３は軸７３ａに対し中心角２
０°を有している。両セクタギア８２，８３は、軸７３
ａに対し回転方向には隣接している。

【００３２】また、第１セクタギア８２を挟んで、第２
セクタギア８３と反対側には、軸７３ａに対する中心角
約６０°の扇形部８０ａが形成されている。扇形部８０
ａにおいて、第１セクタギア８２のピッチ円の延長線上
には、駆動ピン８１が立設されている。

【００３３】次に、ミラー２を保持するミラーホルダ２
０について説明する。図８は、ミラーホルダ２０を示す
斜視図である。図８に示すように、ミラーホルダ２０
は、ミラー面の４辺を規定する正面フレーム２１と、鉛
直方向の両側面を挟んで保持する側面フレーム２２と、
Ｙ方向（イメージセンサ１６のＣＣＤ画素配列方向）に
延びるミラー支軸２７とを一体として構成したものであ
る。また、正面及び側面フレーム２１，２２の下部に
は、ミラー支軸２７に直交する平板状部材である連動部
材２３、及び円板状部材である支持円板２５が設けられ
ている。支持フレーム１３０には、ミラー支軸２７を嵌
挿するための孔１３９が形成されており、ミラー支軸２
７を孔１３９に嵌挿すると、支持円板２５が支持フレー
ム１３０上で摺動することによって、ミラーホルダ２０
は支持フレーム１３０上で回転可能となる。

【００３４】図７に示すように、連動部材２３には、駆
動部材８０に立設された駆動ピン８１に係合する係合溝
２４が形成されている。係合溝２４は、ミラー支軸２７
の回転中心に向けて長く形成されている。そして、駆動
部材８０が時計回りに回転すると、駆動ピン８１が係合
溝２４の長手方向の一辺を付勢し、これにより連動部材
２３は反時計回りに回動付勢される。すなわち、連動部
材２３と一体であるミラーホルダ２０全体が反時計回り
に回転する。かくして、ミラーホルダ２０に保持された
走査ミラー２は、駆動部材８０の回動に伴い、駆動ピン
８１と係合溝２４の係合によって回転する。

【００３５】なお、駆動ピン８１と係合溝２４との間に
は僅かなクリアランスがある。このクリアランスに起因
する駆動ピン８１と係合溝２４及びギア対７４〜７８の
がたつきを押さえるため、図８に示すように、ミラー支
軸２７には、ミラーホルダ２０を一方向に付勢するため
のコイルバネ２８が巻き付けられている。コイルバネ２
８の一端は、支持円板２５に形成された切り欠き部２５
ａを介して、支持フレーム１３０に突設された凸部２９
に当接しており、他端は切り欠き部２５ａの側面に当接
している。このように、コイルバネ２８は支持円板２５
を常時一定の方向に回動付勢している。

【００３６】駆動部材８０及びミラーホルダ２０は、図
７に示される駆動部材８０の回転中心と駆動ピン８１と
ミラーホルダ２０の回転中心とが略一直線上に並んだ状
態で、走査ミラー２の表面と、Ｘ軸とのなす角度が４５
°になるように構成されている。

【００３７】つまり、駆動部材８０の回転中心と駆動ピ
ン８１と走査ミラー２の回転中心とが一直線上に並んだ
状態（図７）から、時計回りあるいは反時計回りに駆動
部材８０が回転するにつれ、駆動ピン８１とミラーホル
ダ２０との回転中心との距離が長くなる。従って、駆動
部材８０の角度ピッチを一定とすると、走査ミラー２
は、角度のピッチを減少させながら回転する。

【００３８】このように、被写体の周辺部を走査してい
る時の走査ミラー２の回転角度ピッチを、中心部を走査
している時よりも小さくすることによって、周辺部と中
心部での読み取りラインの密度が実質的に同じになる。

【００３９】次に、走査ミラー２のホーム位置について
説明する。駆動部材８０の回動は、パルスモータである
ミラー駆動モータ７０によってオープンループ制御され
る。図７に示すように、支持フレーム１３０には、オー
プンループ制御のため、走査ミラー２のホーム位置を与
えるための走査基準位置センサ２０４が設けられてい
る。走査基準位置センサ２０４は、発光部と受光部を持
つ透過型フォトセンサであり、駆動部材８０に設けられ
たシャッタープレート８５が発光部と受光部の間に介在
することによってオフとなるものである。

【００４０】シャッタープレート８５は、走査ミラー２
とＸ軸とのなす角度が４５°より小さい時、すなわち、
読み取りラインが基準走査ラインを境としてファインダ
ー側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４の発
光部と受光部の間に介在しこれを遮っており、走査基準
位置センサ２０４はオフしている。そして、当該角度が
ほぼ４５°になった時に、シャッタープレート８５が走
査基準位置センサ２０４の発光部と受光部の間から抜け
出て、走査基準位置センサ２０４がオンとなる。そし
て、当該角度が４５°より大きい時、すなわち、読み取
りラインが基準走査ラインＲよりもファインダーの反対
側に位置する時には、走査基準位置センサ２０４はオン
している。

【００４１】ミラー駆動モータ７０の駆動制御は、走査
基準位置センサ２０４がオフからオンに変わった時点か
ら、数パルス（Ｘｃ）をカウントしたところをホーム位
置として、ミラー駆動モータ７０の駆動制御を行う。こ
のパルス数Ｘｃは、走査ミラー２とＸ軸とのなす角度が
４５°となるように、すなわち、読み取りラインが基準
走査ラインＲと一致するように設定される。

【００４２】このように、走査ミラー２のホーム位置が
基準走査ラインＲに対応しているため、走査ミラー２を
ホーム位置に位置させた状態で、結像レンズ３の合焦位
置を検出する合焦処理、及び被写体の輝度を検出してイ
メージセンサ１６の蓄積時間を決定する測光処理を行う
ことができる。合焦処理及び測光処理については後述す
る。

【００４３】次に、カラーフィルタ群４の切換について
図７及び図４の線分Ｃ−Ｃに関する断面図である図９に
したがって説明する。駆動部材８０が図７に示される時
計回りに走査範囲の限界まで回動すると、駆動部材８０
の第２セクタギア８３が、カラーフィルタ群４の切換の
ための伝達ギア９１に係合してこれを反時計回りに回動
させる。

【００４４】図９に示すように、支持フレーム１３０に
は、上記の伝達ギア９１と、伝達ギア９１により回転駆
動されるフィルタ駆動ギア９３とが、共通の軸９２の回
りに各々回転可能に支持されている。フィルタ駆動ギア
９３は、カラーフィルタ群４を回転駆動するためのフィ
ルタギア９５に係合している。伝達ギア９１とフィルタ
駆動ギア９３とは、ワンウェイクラッチ９４を介して係
合しており、伝達ギア９１の反時計回り(図７において)
の回転のみがフィルタ駆動ギア９３に伝達される。すな
わち、駆動部材８０が時計回りに回動して伝達ギア９１
を反時計回りに回動させる際にはフィルタ駆動ギア９３
も反時計回りに回動するが、駆動部材８０が反時計回り
に回動して伝達ギア９１が時計回りに回動する際には、
フィルタ駆動ギア９３は回転しない。

【００４５】図１０に、カラーフィルタ群４とこれを保
持するフィルタホルダ４０を示す。フィルタホルダ４０
は、カメラ型スキャナ１の前述のハウジング１２０内部
において、カラーフィルタ群４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４
ｄ）を保持すると共に、カラーフィルタ群４をＹ軸に平
行な軸の回りに回転させる。

【００４６】フィルタホルダ４０には、回転のための支
軸であるフィルタ支軸４５と、各カラーフィルタ群４の
側端部を把持するための、フィルタ支軸４５に沿って延
びる４つの把持部４６が設けられている。各々のカラー
フィルタ群４は、把持部４６に一側端部を把持された状
態で、フィルタ支軸４５に対し９０°間隔で放射状に保
持される。

【００４７】フィルタ支軸４５には、フィルタホルダ４
０を回転させるためのフィルタギア９５が取り付けられ
る。ここで、フィルタ支軸４５の下端部には、外周が平
らに削られた切欠部４５ａが形成されており、フィルタ
ギア９５にはフィルタ支軸４５の下端部に下方から係合
する孔９５ａが形成されている。そして、フィルタ支軸
４５の下端部にフィルタギア９５の孔９５ａが下方から
係合すると、フィルタギア９５の上面が切欠部４５ａの
端面４５ｂに当接する。そのため、フィルタギア９５は
フィルタ支軸４５に回転方向の駆動力を伝達するだけで
なく、下方から上方（鉛直方向）への駆動力も伝達する
ことが可能になる。

【００４８】また、フィルタ支軸４５には、円板４８が
フィルタ支軸４５と直交するように固定されている。円
板４８の下面の外周近傍には、下方に向けて突出した４
つの突起４９が周方向に等間隔で形成されており、各突
起４９は各フィルタ４の下側に位置している。また、ハ
ウジング１２０の底板１２５には、各突起４９が各々係
合する係合穴１２７が形成されている。すなわち、図９
に示すように、突起４９が係合穴１２７に係合すること
によって、フィルタホルダ４０を回転させないためのス
トッパーとなる。なお、支軸４５の上端部には、コイル
バネ４３が巻き付けられており、このコイルバネ４３の
上端はハウジング１２０の天面１２８に当接している。
すなわち、フィルタホルダ４０はコイルバネ４３によっ
て下方に付勢されている。

【００４９】ここで、フィルタギア９５と、これに係合
しているフィルタ駆動ギア９３は、はすば歯車である。
そのため、フィルタ駆動ギア９３が反時計回り（図１０
中矢印方向）に回転すると、フィルタギア９５は圧力角
の方向に力を受ける。すなわち、フィルタギア９５は、
上向きに付勢される。前述の通り、フィルタ支軸４５は
フィルタギア９５に対し、下方から上方に向けての駆動
力を伝達するため、コイルバネ４３の付勢力に抗してフ
ィルタホルダ４０が上昇する。

【００５０】すなわち、フィルタ駆動ギア９３が反時計
回りの回転に伴い、フィルタホルダ４０が上昇し、円板
４８に形成された突起４９が係合穴１２７から抜ける。
かくして、フィルタホルダ４０は、時計回り方向に回転
可能となる。

【００５１】フィルタ駆動ギア９３が停止し駆動力が無
くなると、フィルタギア９５を上向きに付勢する力が消
滅する。これに伴い、フィルタホルダ４０はコイルバネ
４３によって下方に付勢されているため、フィルタホル
ダ４０は降下する。フィルタギア９５の回転角度が９０
°であれば、各突起４８がそれまで係合していた係合穴
１２７に隣接する係合穴１２７に係合する。これによ
り、フィルタホルダ４０は回転しないように再び保持さ
れる。

【００５２】駆動部材８０が走査ミラー２の回転による
走査終了後、さらに回転することによって、カラーフィ
ルタ群４の切換が行われる。つまり、一つの駆動源（ミ
ラー駆動モータ７０）によって、走査ミラー２の回転と
カラーフィルタ群４の切換が行われる。

【００５３】なお、図９に示すように、フィルタギア９
５の、無色フィルタ４ａの下部に相当する部分には、開
口９６が設けられている。また、図９に示すように、支
持フレーム１３０には、無色フィルタ４ａが光路中に位
置する時に開口９６に面する、反射型フォトセンサであ
るフィルタセンサ２０５が設けられている。従って、無
色フィルタ４ａが光路中に位置する時には、フィルタセ
ンサ２０５はオフとなり、それ以外はオンとなってい
る。つまり、光路中に位置しているフィルタが無色フィ
ルタであるか否かが、フィルタセンサ２０５のオンオフ
によって判別される。

【００５４】次に、結像レンズ３を移動するためのレン
ズ駆動機構６について説明する。図６に示すように、ハ
ウジング１２０の鏡筒保持部１２１には、Ｘ軸方向に延
びる溝１２１ａが形成され、レンズ鏡筒３０には溝１２
１ａを貫通してハウジング１２０外部に向けて延びる鏡
筒アーム３２が形成されている。また、図４に示すよう
に、レンズ鏡筒３０のイメージセンサ１６側の端部から
は、溝１２１ａを貫通して、鏡筒アーム３２と平行で且
つ鏡筒アーム３２よりも短い第２アーム３３が形成され
ている。

【００５５】また、図４に示すように、鏡筒アーム３２
と第２アーム３３には、Ｘ軸方向に延びる挿通孔３２
ａ，３３ａが夫々形成されている。挿通孔３２ａ，３３
ａには、モータフレーム１３５上に突設された一対の支
柱１３３、１３４により支持されてＸ軸方向に延びるガ
イドバー３５が挿通されている。つまり、レンズ鏡筒３
０は、挿通孔３２ａ，３３ａとガイドバー３５との摺動
により、Ｘ軸方向に案内される。

【００５６】図１１は、図４のカメラ型スキャナ１の線
分ＤーＤに関する断面図である。図１１に示すように、
モータフレーム１３５には鉛直フレーム１３２が立設さ
れており、鉛直フレーム１３２には、パルスモータであ
るレンズ駆動モータ６０が固定されている。レンズ駆動
モータ６０の出力軸６１には、Ｘ軸方向に延びるネジ部
６３が固定されている。そして、レンズ鏡筒３０の鏡筒
アーム３２には、ネジ部６３と螺合する雌ネジ部３１が
設けられている。

【００５７】このように構成されているため、レンズ駆
動モータ６０が回転すると、レンズ鏡筒３０がＸ軸に沿
って、走査ミラー２に近接する方向あるいは離反する方
向に移動する。本実施の形態では、レンズ鏡筒３０の移
動ストロークは約６mmに設定されている。

【００５８】なお、図１１に示すように、レンズ鏡筒３
０のホーム位置を検出するため、鏡筒アーム３２の下部
には、シャッタープレート３６が固定され、支持フレー
ム１３０からはシャッタープレート３６により遮られる
位置に透過型フォトセンサであるレンズ基準位置センサ
２０３が設けられている。そして、レンズ鏡筒３０が走
査ミラー２側に最も近接した状態で、シャッタープレー
ト３６がレンズ基準位置センサ２０３を遮断するよう構
成されている。

【００５９】図１２は、実施形態のカメラ型スキャナー
の制御系の全体構成を概略的に示すブロック図である。
制御系は、スキャナー本体１００に設けられた各回路
と、リモコン５に設けられた回路とから構成される。ま
ず、スキャナー本体１００側から説明する。

【００６０】本体１００側の制御系は、スキャナーコン
トロール回路３００を中心に、全体の電源のON/OFFを切
り換える電源スイッチ３１０を備えると共に、情報入力
手段として、画像入力用のＣＣＤイメージセンサ１６、
レンズ基準位置センサ２０３、走査基準位置センサ２０
４、フィルタセンサ２０５、リモコン５からの赤外線信
号を受信する第１、第２受信部２０１，２０２、リモコ
ン５が本体１００に装着された際にオンするリモコン着
脱検出センサ３１１を有する。

【００６１】本体側には情報出力手段として、撮影に関
する設定情報を表示するファインダー系のＬＣＤパネル
１５２が設けられており、制御対象となる駆動手段とし
てミラーを走査させると共にフィルターを切り換えるミ
ラー駆動モータ７０、結像レンズを光軸方向に駆動する
レンズ駆動モータ６０、被写体にコントラスト付加用の
パターンを投影するための補助投光ユニット１１が接続
されている。

【００６２】スキャナーコントロール回路３００には、
全体の制御を司るＣＰＵ３０１が設けられている。ＣＰ
Ｕ３０１は、図中太線で示したアドレス／データバスを
介してプログラムメモリ３４１に接続されており、この
プログラムメモリ３４１に格納されたプログラムに基づ
いて各制御対象を制御する。ＣＰＵ３０１には、各情報
入力手段からの信号が入力されると共に、ＣＣＤイメー
ジセンサ１６を駆動するＣＣＤドライバ３３１、ミラー
駆動モータ７０を駆動する第１モータドライバ３３２、
レンズ駆動モータを駆動する第２モータドライバ３３３
が接続されている。

【００６３】ＣＣＤイメージセンサ１６から入力された
信号は、ＣＣＤ信号処理回路３２０により画像信号とし
て処理され、ＣＰＵ３０１に連なるアドレス／データバ
スにより接続された内部メモリ３４０に格納される。こ
のアドレス／データバスには、ＬＣＤパネル１５２を駆
動するＬＣＤドライバ３３４が接続されると共に、画像
信号をメモリカードに記録する際に利用されるメモリス
ロット２３０と外部のパーソナルコンピュータ等の機器
に出力する際に利用される外部出力端子２３１とが接続
されている。

【００６４】一方、リモコン５には、スイッチ群350
と、このスイッチ群350の各スイッチの操作に応じて送
信部５６(図１参照)に設けられた送信用赤外ＬＥＤ351
を駆動する送信ＬＥＤ駆動回路352とが設けられてい
る。

【００６５】図１３は、イメージセンサからの信号を処
理するＣＣＤ信号処理回路３２０の詳細を示すブロック
図である。ＣＣＤイメージセンサ１６から出力される画
像信号は、ＣＣＤドライバ３３１から出力されるクラン
プパルスにより電圧の基準レベルが固定され、バッファ
アンプ３２２で増幅される。バッファアンプ３２２の出
力は、シリアルに読み出される各画素の読み取りタイミ
ング(蓄積電圧の転送タイミング)に基づいてＣＣＤドラ
イバ３３１から出力されるサンプルホールドパルスに基
づいてキャパシタンスＣに順次アナログ的に保持され、
乗算器３２４に入力される。

【００６６】乗算器３２４は、各画素の画像データに像
高により異なる係数を乗じてシェーディングによる信号
強度の変化をアナログ的に補正する機能を要しており、
ＣＣＤドライバ３３１から蓄積電圧の転送タイミングに
応じて出力されるパルスをカウンタ３２７でカウントす
ることにより１ライン中の何れの位置の画素のデータを
読み出しているかを計数し、これをアドレスにしてシェ
ーディングＲＡＭ３２６から補正係数を読み出す。シェ
ーディングＲＡＭ３２６には、補正係数がデジタルデー
タとして保存されており、これをＤ／Ａ変換器３２８で
アナログデータに変換して乗算器３２４に入力させる。
乗算器３２４から画像データと補正係数との積として出
力される補正された画像データは、Ａ／Ｄ変換器３２５
でデジタルデータに変換されてデータバスを介してＣＰ
Ｕ３０１に入力される。

【００６７】次に、上述したブロック図に示される実施
形態にかかるカメラ型スキャナーの作用を説明する。ま
ず、作用説明の前提となる用語を以下のように定義す
る。結像レンズ３の光軸と走査ミラー２で偏向された光
軸とが直角になる状態での走査ミラー２の回動位置を走
査ミラーの「ホーム位置」と定義する。また、ミラー駆
動モータの回転は、走査開始位置から終了方向に回動さ
せる際の回転を「正転」、反対に走査終了位置から開始
位置側へ回動させる際の回転を「逆転」と定義する。

【００６８】図１４は、走査ミラー２の回動位置とステ
ッピングモータであるミラー駆動モータ７０の回転パル
ス数との関係を示す。走査ミラーの回動位置は、ホーム
位置を基準にしたミラー駆動モータ７０の回転パルス数
で規定される。

【００６９】走査ミラー２は、開始側、終了側のメカ端
点の間の回動範囲で回動可能であり、実際にはこのメカ
端点により規定される回動範囲より狭い範囲内で回動制
御される。前述のようにミラー駆動モータ７０は走査ミ
ラー２の回動とフィルター４の切換とに兼用されている
ため、走査ミラーの回動範囲には走査開始位置から撮影
終了位置までの撮影用走査領域と、撮影終了位置からフ
ィルタ切換完了位置までのフィルタ切換領域とが含まれ
る。フィルタ切換完了位置までミラー駆動モータが回転
すると、フィルタ支持体が９０度回転し、光路中に配置
されるフィルタが次のフィルタに切り換えられる。

【００７０】走査基準位置センサ２０４は、撮影用走査
領域のほぼ中心に位置する走査基準位置センサ切り替わ
り位置より走査開始位置側では駆動部材８０のシャッタ
ープレート８５に遮られてオフ、切換位置より撮影終了
位置側ではオンとなる。走査ミラーのホーム位置は、走
査基準位置センサがオフからオンに切り替わる切換位置
から中心位置補正パルスＸｃだけ撮影終了位置側に移動
した位置として定義される。この中心位置補正パルスＸ
ｃは、個々のカメラ型スキャナーの走査基準位置センサ
の取付誤差等の個体差に応じて設定される値であり、例
えば「１５」程度の数値となる。走査基準位置センサ
は、中心位置補正パルスＸｃが必ず正の値となるよう
に、すなわち走査ミラーのホーム位置が必ず走査基準位
置センサ切り替わり位置より撮影終了位置側になるよう
に取付位置が定められている。走査ミラーの回動は、こ
のホーム位置を基準に定められるため、センサ取付位置
に個体差による誤差がある場合にも個体差による撮影範
囲等のバラツキを抑えることができる。

【００７１】走査開始位置は、走査ミラー２のホーム位
置から開始位置パルスＸｓだけミラー駆動モータ７０を
逆転させた際に設定される位置である。開始位置パルス
Ｘｓは、ファインダー系とのパララックスを補正するた
めに被写体距離に応じてこの例では5740〜6942パルスの
間で変化する。ただし、実施形態のスキャナーでは被写
体距離そのものは検出していないため、被写体距離に対
応する情報として合焦処理で保存された合焦時のレンズ
パルスカウントＰafを利用している。結像レンズがホー
ム位置に近い場合には近距離の被写体にピントが合うた
め、被写体が近くにあるものと考えることができ、逆に
結像レンズがイメージセンサ側に近い場合には遠方の被
写体にピントが合うため、被写体が遠くにあるものと考
えることができる。

【００７２】そこで、結像レンズのホーム位置からの移
動パルス数に応じて走査の開始点を変更することによ
り、被写体距離に応じて変化するパララックスを補正す
る。すなわち、ホーム位置からの移動パルス数が小さい
ときには、パララックスが大きいものと判断して走査範
囲の中心が基準走査ラインよりファインダー方向にずれ
るよう走査開始点をずらし、基準走査ラインを境にファ
インダー光学系側の走査範囲が反対側の走査範囲より広
くなるよう基準走査ラインに対して走査範囲を非対称に
設定する。

【００７３】結像レンズのホーム位置からの移動パルス
数が大きくなるにしたがって非対称性を小さくし、走査
範囲の中心と基準走査ラインとのズレが小さくなるよう
走査開始点を基準走査ライン側に近づけて設定する。移
動パルス数が最大値となったときにはパララックスがな
いものと判断して走査範囲が基準走査ラインを境として
対称になるよう設定される。

【００７４】撮影終了位置は、この走査開始位置から撮
影用走査パルスＸｔ離れた位置として定義される。撮影
用走査パルスＸｔは、走査ミラーの撮影用走査領域での
回動幅を規定するパルス数であり、個体差やパララック
ス量などの値によって変化しない固定値である。撮影用
走査パルスＸｔの値は、この例では11480パルスとな
る。したがって、開始位置パルスＸｓが5740パルスであ
る場合には、撮影用走査領域は基準走査ラインを境に対
称となるが、それ以外の場合には基準走査ラインより開
始側の領域が終了側の領域より大きくなって基準走査ラ
インを境に非対称となる。撮影用走査領域内では、４パ
ルスに１ラインの割合で画像が取り込まれ、副走査方向
には2870ライン分の画像が入力される。

【００７５】走査ミラー２のホーム位置からフィルタ切
換完了位置までを規定する第１フィルタ切換パルスＸf1
は固定値(この例では8000パルス)であり、撮影終了位置
からフィルタ切換完了位置までを規定する第２フィルタ
切換パルスＸf2は走査開始位置パルスＸｓの値によりＸ
ｓ−3480で求められ、この例では3500〜4702パルスの間
で変化する。

【００７６】上記の各パルス数は、走査パルスカウンタ
Ｘにより管理される。例えば、開始位置パルスＸｓが69
42の場合(これは後述のレンズ位置が最も走査ミラー側
に位置する場合(Paf=460)に相当する)、走査開始位置で
はＸ＝6942、撮影終了位置ではＸ＝-4538となる。ま
た、フィルタ切換完了位置ではＸ＝−8000となる。

【００７７】図１５は、結像レンズ３の移動位置とステ
ッピングモータであるレンズ駆動モータ６０の回転パル
ス数との関係を示す。結像レンズは、走査ミラー側とな
る近接側、イメージセンサ側となる遠方側のメカ端点の
間の領域で移動可能であり、移動ストロークは６ｍｍ、
この移動範囲に相当するレンズ駆動モータのステップ数
は４８０である。したがって、１ステップ当たりの移動
量は１２．５μmとなる。レンズ駆動モータの回転方向
は、結像レンズを近接側に移動させる際の回転を「正
転」、遠方側に移動させる際の回転を「逆転」と定義さ
れる。

【００７８】図中のレンズホーム位置は、「カメラから
２３ｃｍ離れた位置に配置された被写体をイメージセン
サ上に合焦状態で結像させることができる結像レンズの
位置」として定義される結像レンズの基準位置である。
結像レンズ３の移動位置を示すレンズ位置カウンタＰaf
は、このホーム位置で「４６０」にセットされ、遠方側
に移動するにしたがって１ステップづつデクリメントさ
れ、最も遠方側のソフト端点で「０」となる。

【００７９】ただし、レンズホーム位置をレンズセンサ
の出力の切り替わり点として固定すると、ホーム位置を
正確に出すために各部材の許容取付誤差範囲が狭くな
り、組付けが困難になる。このため、実施形態では、基
準となるホーム位置をレンズセンサの出力の切り替わり
点より遠方側に設定し、切り替わり位置からホーム位置
までのパルスをホーム位置補正パルスＰhcとして個々の
スキャナー毎に設定している。これにより、撮影用のイ
メージセンサ、レンズセンサの取付位置が誤差を含む場
合にも、ホーム位置を前記の定義通りに正確に位置決め
することができる。

【００８０】次に、前述したブロック図に示される実施
形態にかかるカメラ型スキャナーのＣＰＵ300の作用を
図１６〜図２１に示すフローチャートにしたがって説明
する。スキャナー本体1に設けられた電源スイッチがオ
ンされると、スキャナーは図１６に示すメインフローチ
ャートにしたがって制御される。メインフローチャート
のステップ(以下、Sと略称する)001において初期化処理
(図１７)を呼び出して実行する。初期化処理は、走査ミ
ラーをホーム位置に配置すると共に、モノクロ用の無色
フィルタ４ａが光路中に配置されるよう設定し、結像レ
ンズ３をホーム位置にセットする処理である。

【００８１】初期化処理が終了すると、S003でリモコン
のモードスイッチがオンされたか否かを判断し、オフか
らオンへの変化が検出された場合にS005でモード変更処
理を呼び出して実行する。モード変更処理についての詳
細は省略するが、この処理はモードスイッチとアップ／
テレスイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５の操作
により、スキャナーの撮影モードを変更するための処理
である。

【００８２】S007〜S013では、リモコンのアップ/テレ
スイッチ５４、ダウン/ワイドスイッチ５５が操作され
たか否かを判断し、アップ/テレスイッチ５４がオフか
らオンに変化した場合には撮影範囲を縮小し、ダウン/
ワイドスイッチ５５がオフからオンに変化した場合には
撮影範囲を拡大する。

【００８３】実施形態のカメラ型スキャナーは、イメー
ジセンサ上の主走査方向の使用画素数と副走査方向の走
査範囲とを変更することにより、３種類の撮影範囲を選
択できるよう構成されている。主走査方向の画素数と走
査範囲との積で表される撮影画面の画素数は、最も大き
い撮影範囲が選択されている場合には600万画素、中間
の撮影範囲が選択されている場合には200万画素、そし
て、最小の撮影範囲が選択されている場合には50万画素
となる。なお、撮影範囲の切換は以下のフローチャート
の説明では触れられていない。

【００８４】S015では、リモコンのスタートスイッチ51
がオフからオンに変化したか否かが判断される。このス
イッチが操作されずにオフのままであるときには、S003
〜S013の処理が繰り返し実行される。スタートスイッチ
51がオンすると、S017でリモコン着脱検出センサ311の
出力をチェックし、これがオンである場合、すなわちリ
モコンが本体に装着されている場合には、S019でメモリ
スロット230に装填されたメモリカードや内部メモリ３
４０から、画像データを外部出力端子２３１に接続され
たコンピュータ等の外部機器に出力する。

【００８５】スタートスイッチ51がオンしたときにリモ
コン着脱検出センサ311の出力がオフである場合、すな
わちリモコンが本体から外されている場合には、S021に
おいて合焦処理(図１８，１９)、S023において測光処理
が実行され、結像レンズが合焦位置に移動されると共
に、被写体の明るさが判断され、S025で撮影処理(図２
１)が実行される。撮影処理は、設定された条件にした
がって被写体を走査することにより画像を取り込む処理
であり、この処理が正常に終了するとS001の初期化処理
からの制御が繰り返される。

【００８６】なお、この装置における「測光」は、基準
走査ラインの測光対象領域の最大輝度を検出する処理を
いう。検出された最大輝度に基づいて、イメージセンサ
の画素が飽和しないよう撮影時のイメージセンサの各ラ
イン毎の蓄積時間を決定し、決定された設定時間により
ミラー駆動モータの回転速度を決定する。

【００８７】次に、メインフローチャートのS001,S021,
S025に示される各処理の詳細について順に説明する。図
１７は、メインフローチャートのS001で実行される初期
化処理の詳細を示す。初期化処理に入ると、S101でフィ
ルタカウンタＦＣが「０」にリセットされる。S103でフ
ィルタセンサ２０５がオフしていると判断される場合に
は、無色フィルタ４ａが光路中に配置されていることと
なるため、フィルタの切換は行われない。

【００８８】フィルタセンサがオンの場合には、フィル
タを１枚切り換えてフィルタカウンタＦＣをインクリメ
ントする(S105,S107)。S109では、フィルタカウンタＦ
Ｃが３より大きいか否かを判断し、３以下である場合に
はS103からの処理がフィルタセンサがオフするまで繰り
返される。フィルタの数は４枚であるため、最大でもフ
ィルタカウンタＦＣが３になればモノクロフィルタがセ
ットされるはずであり、フィルタカウンタＦＣが４にな
ってもフィルタセンサがオフしない場合には、何らかの
故障があるものと考えることができる。そこで、この場
合にはS109からエラー処理に入る。

【００８９】その後、走査ミラーおよび結像レンズがそ
れぞれのホーム位置に設定され(S111,S113)、レンズパ
ルスカウンタＰafにホーム位置のカウント「４６０」を
セットする(S115)。

【００９０】図１８および図１９は、メインフローチャ
ートのS021で実行される合焦処理の詳細を示すフローチ
ャートである。実施形態のカメラ型スキャナーでは、被
写体の測光情報と被写体に対する合焦状態に関する情報
とを共に撮影用のイメージセンサ１６を用いて読み取る
構成である。これらの測光、合焦検出は、いずれも走査
ミラーがホーム位置にあって読み取りラインが基準走査
ラインに一致している状態で行われる。すなわち、被写
体の一部であるホーム位置における１ライン分のコント
ラスト、明るさに基づいて被写体全体に対する合焦状
態、明るさが判定される。

【００９１】合焦検出時には、結像レンズを最近接位置
から遠方側に向けて１ステップづつ移動させ、ステップ
毎にセンサ出力を取り込み、対象領域の最大輝度と最小
輝度との差をコントラストと捉え、コントラストが前回
取り込んだステップより低下し始めたステップ、すなわ
ちコントラストのピーク直後のステップを最も良く被写
体にピントが合った位置と判断してその位置に結像レン
ズを設定する。このようなコントラスト法は、焦点位置
を挟む２つの位置に配置されたセンサのコントラストを
比較する従来から知られているコントラスト法と比較す
ると、走査コントラスト法ということができる。

【００９２】図１８の処理では、まず、デフォルトの一
定蓄積時間でイメージセンサの蓄積信号を読み取り、主
走査方向の中央の画素を中心にした1000ビット分のデー
タを判定対象として入力する(S301)。このとき、走査ミ
ラーはホーム位置に設定されており、結像レンズは撮影
可能範囲の最短距離の被写体にピントが合うようホーム
位置に設定されている。

【００９３】続いて、判定対象の1000ビットの輝度の光
量補正(暗電流の補正等)後の輝度から最大輝度Ｂmaxと
最小輝度Ｂminとを検出する(S303)。S305では、S303で
求められた最大輝度Ｂmaxと最小輝度Ｂminとの差を求
め、これを第１の輝度差変数Ｂsub1に書き込む。ここで
求められる輝度差が、被写体のコントラストを示す指標
として用いられる。続いて、第１の輝度差変数Ｂsub1の
内容を第２の輝度差変数Ｂsub2に移し(S307)、レンズ駆
動モータを１パルス逆転させてレンズパルスカウンタを
デクリメントする(S309,S311)。合焦処理に入った直後
のレンズパルスカウンタの値は「４６０」である。

【００９４】結像レンズをモータ１パルス分移動させた
後、再びデフォルトの一定蓄積時間蓄積されたイメージ
センサの出力を中心の1000ビット分読み込んで最大輝度
Ｂmax、最小輝度Ｂminを検出する(S313,S315)。S317で
は、S315で求められた最大、最小輝度の輝度差が第１の
輝度差変数Ｂsub1に書き込まれる。S307,S317の処理に
より、第１の輝度差変数Ｂsub1には、第２の輝度差変数
Ｂsub2に設定されている輝度差を検出したときより結像
レンズを１パルス分イメージセンサ側に移動させた際の
輝度差が設定されることになる。

【００９５】S307〜S317の処理は、S319においてレンズ
パルスカウントが０より大きいと判断され、かつ、S321
で最新の輝度差信号が１パルス前の結像レンズ位置にお
ける輝度差信号より大きいと判断される間繰り返して実
行される。結像レンズを光軸に沿って一方向に移動させ
る場合、被写体のコントラストは結像レンズが合焦位置
に近接するにしたがって高くなり、合焦位置を越えると
低下し始める。したがって、S321で最新の輝度差信号よ
り前回の輝度差信号の方が大きいと判断された場合に
は、そのときの結像レンズの位置で被写体に対して合焦
していると考えられる。そこで、レンズパルスカウンタ
Ｐafの値を保存してメインフローチャートにリターンす
る(S323)。

【００９６】S321において合焦位置が検出される前に、
レンズパルスカウントＰafが「０」となり結像レンズが
遠方側の端点に達したとS319において判断された場合に
は、イメージセンサの信号を保存して図１９のS341に進
む(S325)。

【００９７】図１９の処理は、図１８の処理で結像レン
ズを最近接側から最遠方側まで１ステップづつ移動させ
てコントラストを検出しても合焦位置を検出できなかっ
た場合に実行される処理であり、この例では補助光ユニ
ットを用いて被写体に積極的にコントラストを付加し、
図１８の場合とは逆に結像レンズを最遠方側から最近接
側に向けて１ステップづつ移動させてコントラストの変
化を検出する。

【００９８】図１９では、まず合焦検出用の補助光を点
灯させて被写体にパターンを投影してイメージセンサの
信号を取り込み、補助光点灯前にS325で保存された信号
と補助光点灯後に取り込まれた信号とを比較する(S341,
S343,S345)。補助光の点灯によってイメージセンサの信
号が変化しない場合には、被写体が補助光が届かない遠
方に位置するものと考えられるため、現在のレンズ位置
(最遠方側)でピントが合うものとして結像レンズをそれ
以上移動させることなく補助光を消灯し、レンズパルス
カウンタＰafを保存してメインフローチャートにリター
ンする(S363,S365)。

【００９９】補助光の点灯によってイメージセンサの信
号が変化した場合には、被写体が補助光の届く距離にあ
ると考えられるため、S347〜S357においてレンズ駆動モ
ータを１パルスづつ正転させ、パルスカウントをインク
リメントしつつ、取り込まれた画像データからコントラ
ストを求め、コントラストが低下し始める点を検出す
る。S359でレンズパルスカウントＰafが最近接側である
「４６０」に達したと判断される前にS361で前回よりコ
ントラストが低下したと判断されると、その位置を合焦
位置と判断して補助光を消灯し、レンズパルスカウンタ
Ｐafを保存してメインフローチャートにリターンする(S
363,S365)。

【０１００】S361において合焦位置が検出される前に、
レンズパルスカウントＰafが「４６０」となり結像レン
ズが近接側の端点に達したとS359において判断された場
合には、補助光が届く範囲に位置するにも拘わらず結像
レンズの可動範囲内でコントラストのピークが発見でき
ないこととなるため、被写体が最短撮影距離である２３
ｃｍより近い位置に配置されているか、スキャナー自体
に何らかの支障があるものと考えられるため、補助光を
消灯し、撮影を禁止してエラー処理に入る(S359,S36
7)。

【０１０１】図２０は、メインフローチャートのS025で
実行される撮影処理の詳細を示すフローチャートであ
る。撮影処理は、合焦処理で設定された結像レンズ位置
を基準に、各走査ライン毎に測光処理で求められた蓄積
時間が確保できる走査速度で走査ミラーを回動させなが
ら画像を取り込む処理である。撮影処理に入ると、S501
でフィルタカウンタＦＣが「０」に初期化され、S503に
おいて撮影がモノクロモードか否かが判断される。前述
の初期化処理でモノクロ用の無色フィルター４ａが光路
中にセットされているため、モノクロモードの場合には
フィルターを切り換えることなく、S509の走査ミラーの
走査開始位置への設定が実行される。モノクロモードで
ない場合、すなわちカラー撮影のモードに設定されてい
る場合には、走査ミラーの開始位置への設定前にミラー
駆動モータを回転させてフィルタを切り換え、フィルタ
カウンタＦＣをインクリメントする(S505,S507)。

【０１０２】続いて、走査ミラーを結像レンズの位置に
応じてパララックスを補正できる走査開始位置まで回動
させ(S509)、この走査開始位置から測光データに基づい
て求められた走査速度ｆｐによりミラー駆動モータを正
転させる(S511)。

【０１０３】S513〜S525の処理が、被写体の撮影に関す
る処理である。走査ミラーの回動による走査位置に応じ
て変化する被写体距離に応じて合焦状態が保たれるよう
結像レンズを移動させつつ(S513)、走査終了位置に達す
るまでミラー駆動モータの駆動パルス４パルス毎にイメ
ージセンサから画像信号を繰り返し読み取る(S515,S52
5)。S513の結像レンズ移動の処理は、被写体がスキャナ
ーが基準走査ラインを読み取る際の光軸に対して垂直な
平面であると仮定し、走査ミラーの回動により距離が変
化する被写体領域に対して焦点が合うように、基準走査
ラインに合焦する結像レンズの位置Ｐafと走査ミラーの
回動位置を示すパルス数とに基づいて結像レンズの位置
をパルス数として近似式を用いて求めると共に、求めら
れたパルス数に応じて結像レンズを移動させる処理であ
る。

【０１０４】また、S517では、画像データに含まれる照
度の不均一性の影響を除去するよう光量データが補正さ
れ、S519,S521ではカラー撮影の場合にフィルターへの
主走査方向の入射角度の違いによる光量のバラツキが補
正される。これらのシェーディング補正、色補正につい
ては後に詳述する。

【０１０５】上記の補正が終了すると、S523において読
み取られた画像データが所定の階調に量子化される。こ
の例では、測光処理時にデフォルトの蓄積時間で得られ
た基準走査ライン内での最大輝度Ｂmaxに相当するイメ
ージセンサの出力電圧Ｅbmaxを最大階調、例えば量子化
レベルが２５６階調であるときは「２５６」に設定し、
このレベルと理論的な最小値、あるいは暗信号との間の
範囲を８ビットで一様に量子化する。量子化に際して
は、フレーム毎に上記の最大輝度に相当する出力電圧Ｅ
bmaxからＫｓ＝２５６／Ｅbmaxにより補正係数Ｋｓを求
め、この補正係数Ｋｓを全ての画素の出力に乗じること
により、各画素から出力されてS517,521で補正された画
像データを階調データに変換する。

【０１０６】S525では、走査ミラーの回動による走査位
置に応じた結像倍率の変化による像の歪曲を補正するよ
う基準走査ラインに合わせて副走査方向の周辺部のライ
ンでデータを補完して伸張させる。なお、S525における
データ伸張量は、被写体が走査ミラーがホーム位置にあ
る際の光軸に対して垂直な平面であることを前提にし
て、副走査方向の各ライン毎に所定の近似式を用いた演
算結果に基づいて決定される。

【０１０７】走査ミラーが走査終了位置に達すると、ミ
ラー駆動モータが停止され、撮影モードがモノクロか否
か、カラーの場合には各色成分の３回の走査が終了した
かが判定され、モノクロの場合、およびカラーで３回の
走査が終了した場合にはメインフローチャートにリター
ンする(S529,S531,S533)。カラー撮影のモードで３回の
走査が終了していない場合には、S505からの処理が繰り
返される。

【０１０８】次に、この発明の特徴となるシェーディン
グ補正と色補正とについて説明する。S517のシェーディ
ング補正は、この装置においては結像レンズ３のコサイ
ン４乗則による光量低下に起因する主走査方向の光量ム
ラを補正するための処理であり、イメージセンサの各画
素に入射する光束の結像レンズからの主走査方向におけ
る射出角度θ(画角)に基づいて補正係数Ｋｃを求め、こ
れを当該画素の出力信号Ｅyに乗じることにより補正画
像データＥsyを求める。実施形態のカメラ型スキャナー
はフラットベット型のスキャナーのように被写体物を照
明する光源を持たないため、光源の照明ムラによる不均
一性については考慮せず、対象面上の照度は一定である
ものと仮定している。

【０１０９】また、シェーディング補正に関しても、S5
13の結像レンズの移動量の決定におけるのと同様に、被
写体が走査ミラー２がホーム位置に設定されている際の
光軸に対して垂直な平面であることを前提としている。
被写体が平面である場合、物体距離は走査ミラーの回動
角度によって異なることとなり、しかも、この物体距離
の変化により結像倍率ｍｓも変化する。これは、コサイ
ン４乗則による影響を相殺するための同一像高の画素に
対する補正係数Ｋｃが、走査ミラーの回動位置に応じて
変化することを意味している。すなわち、イメージセン
サ１６上のある像高の画素に注目すると、走査ミラーが
ホーム位置にある際(倍率ｍｂ)の光量の低下の割合と、
走査ミラーがホーム位置以外の任意の位置にある際(倍
率ｍｓ)の光量の低下の割合とは異なる値となる。

【０１１０】そこで、この例では、結像倍率ｍｓとイメ
ージセンサ上の画素の像高ｙに対応するイメージセンサ
１６上の画素の中心画素からのビット数Ｙｎとに基づい
て当該画素の画角θに応じた画素毎の補正係数Ｋｃを以
下の式により求め、当該画素の出力Ｅyに補正係数Ｋｃ
をかけることにより補正画像データＥsyを求める。Ｋｃ＝(-10.5ｍ＋4.6)×10^-7Ｙｎ²＋(2.17ｍ−0.67)×1
0^-4Ｙｎ＋１

【０１１１】図２１は、上記の式に基づくセンサビット
番号Ｙｎに対する補正係数Ｋｃの値を複数の倍率ｍｓ毎
に計算した結果を示すグラフである。

【０１１２】最後に、S521の色補正の処理について説明
する。一般に蒸着フィルターでは、入射角度が大きくな
ると、透過波長が短波長側にシフトする。したがって、
カラーの切換に蒸着フィルターを用いる場合、主走査方
向の像高によりフィルターに対する入射角が変化し、こ
の変化により透過光の波長がシフトする。センサの感度
は可視域等の一定の波長域に限られるため、センサが感
度を持つ波長域の周辺部では波長のズレにより光量が変
化する。

【０１１３】例えば、図２２に示すようにフィルター４
ｂ(4ｃ，4ｄ)に対して垂直に入射する実線で示される光
線(入射角度＝０)と、所定の入射角度θで入射する破線
で示される光線とを想定する。図２３は、各フィルター
に光線が垂直に入射する場合の分光透過率(実線)と、角
度θで入射する光線に対する分光透過率(破線)とを各色
フィルター毎に示すグラフである。赤色フィルター４
ｂ、緑色フィルター４ｃ、青色フィルター４ｄの透過率
は、それぞれ図２３の(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)に示すように変
化する。

【０１１４】赤色成分を読み取っている際、短波長側の
境界波長のみがセンサの検出感度内にあり、長波長側の
境界波長が感度内にない場合には、入射角の増加により
短波長側の境界波長が短波長側に移動することによりシ
フト前は感度外にあった部分の光量が感度内に移動する
ため、対象面上での明るさが同一であっても、センサ周
辺部の画素の光量が中心部の光量と比較して大きくな
る。

【０１１５】また、青成分を読み取る際には、波長のシ
フトによりシフト前は感度内にあった領域の光が感度外
に移動するため、周辺部の光量が中心部と比較して低下
する。緑成分を読み取る際には、長波長側、短波長側の
境界波長がいずれも感度内で移動するのみであるため、
結果的に光量は殆ど変化しない。

【０１１６】そこで、S521では、赤色フィルター４ｂが
設定されている場合には以下の式(１)により、緑色フィ
ルター４ｃが設定されている場合には式(２)により、そ
して青色フィルターが設定されている場合には式(３)に
よりシェーディング補正後の画像データＥsyを入射角度
θに基づいて補正し、各色の画像データＥrsy，Ｅgsy，
Ｅbsyを求める。求められた画像データは、合成されて
カラー画像信号として出力される。（１）Ｅrsy＝Ｅsy・cosθ （２）Ｅgsy＝Ｅsy （３）Ｅbsy＝Ｅsy／{cosθ＋(１−cosθ)／２}

【０１１７】なお、入射角度θは、前述のシェーディン
グ補正で説明したようにイメージセンサ１６上の画素の
番地と、結像レンズ３の配置位置とに応じて変化するた
め、走査ミラーの回動位置により変化して結果的にレン
ズ位置を示す倍率ｍｓと、イメージセンサ上の画素の像
高ｙ(番地)とに基づいて当該番地の画素に入射する光束
のフィルター４ｂ(４ｃ，４ｄ)に対する入射角度θを求
め、これに基づいて画像データを補正するのが望まし
い。ただし、必ずしも全画素について厳密に入射角度を
求めて補正しなくとも、例えば有効画素を像高ｙに応じ
て複数の、例えば３つ程度のグループに分け、グループ
毎に入射角度θを設定して補正することとしても良い。
この場合には、倍率の変化に伴う入射角度の変化につい
ては考慮しなくとも足りる。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、回動ミラー走査型のカメラ型スキャナーにおいて
も、結像レンズのコサイン４乗則による周辺光量の低下
を補正することができ、像面照度の不均一性の影響のな
い画像を得ることができる。また、カラー撮影の場合に
は、フィルターの種類に応じて、主走査方向の入射角度
の違いにより変化する分光透過特性を考慮に入れて画像
データを補正することができ、蒸着型のカラーフィルタ
ーを用いた場合にも、色による光量ムラのない画像を得
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカメラ型スキャナの実施形態の
撮影光学系を示す図である。

【図２】図１のカメラ型スキャナの外形を示す斜視図
である。

【図３】図２のカメラ型スキャナの概略構成を示す斜
視図である。

【図４】図２のカメラ型スキャナの内部構成を示す平
面図である。

【図５】図４のカメラ型スキャナの線分Ａ−Ａについ
ての断面図である。

【図６】図４のカメラ型スキャナの線分Ｂ−Ｂについ
ての断面図である。

【図７】駆動機構を示す平面図である。

【図８】ミラー保持部を示す斜視図である。

【図９】図４のカメラ型スキャナの線分Ｃ−Ｃについ
ての断面図である。

【図１０】カラーフィルタホルダを示す斜視図であ
る。

【図１１】図４のカメラ型スキャナの線分Ｄ−Ｄにつ
いての断面図である。

【図１２】カメラ型スキャナの制御系を示すブロック
図である。

【図１３】図１２に示される画像処理回路の詳細を示
すブロック図である。

【図１４】走査ミラーの回動位置とミラー駆動モータ
のパルス数の関係を示す概略図である。

【図１５】結像レンズの回動位置とレンズ駆動モータ
のパルス数の関係を示す概略図である。

【図１６】カメラ型スキャナのメインフローチャート
である。

【図１７】初期化処理を示すフローチャートである。

【図１８】合焦処理を示すフローチャートである。

【図１９】合焦処理を示すフローチャートである。

【図２０】撮影処理を示すフローチャートである。

【図２１】結像倍率毎の補正係数の値を示すグラフで
ある。

【図２２】フィルターに対する光線の入射角度を示す
説明図である。

【図２３】入射角度の違いによるフィルターの分光透
過率分布の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１カメラ型スキャナ２走査ミラー４カラーフィルタ群３結像レンズ５リモコン６レンズ駆動機構７ミラー駆動機構１１補助光ユニット１２窓部１５ファインダ１６イメージセンサ６０走査用モータ７０レンズ駆動モータ２０３レンズ基準位置センサ２０４走査基準位置センサ３００ＣＰＵ３１０メインスイッチ３１１リモコンセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を形成する結像レンズと、前記結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な
画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサ
と、前記被写体と前記結像レンズとの間に設けられ、前記イ
メージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに
回動することにより前記イメージセンサ上に前記被写体
像を走査させ、前記イメージセンサに前記被写体像の二
次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、前記結像レンズの結像倍率と前記ラインセンサ上の各画
素の像高とをパラメータとして前記結像レンズの周辺光
量低下による影響を相殺するよう前記各画素の出力を電
気的に補正するシェーディング補正手段と、前記シェーディング補正手段の出力に基づいて前記被写
体の二次元的な画像データを生成する画像生成手段とを
備えることを特徴とする走査型画像読み取り装置。
【請求項２】前記走査手段の基準走査位置において前
記イメージセンサに取り込まれた前記被写体の最大輝度
に基づいて前記シェーディング補正手段により補正され
た画像データを量子化する量子化手段を備えることを特
徴とする請求項１に記載の走査型画像読み取り装置。
【請求項３】前記結像レンズと前記イメージセンサと
の間に配置されて透過光束の波長域を限定するカラーフ
ィルターと、前記イメージセンサの各画素の像高をパラ
メータとして、前記カラーフィルターに対する入射角度
の違いによって生じる分光透過特性の変化に起因する光
量変化を補正する色補正手段とを備えることを特徴とす
る請求項１に記載の走査型画像読み取り装置。
【請求項４】前記カラーフィルターは、前記イメージ
センサと前記結像レンズとの間の光路中に選択的に挿入
される短波長側の成分を透過させる青色フィルターと、
長波長側の成分を透過させる赤色フィルターと、中間波
長の成分を透過させる緑色フィルターとを備え、前記色
補正手段は、前記青色フィルターが前記光路中に挿入さ
れている際には前記入射角度が大きくなる画素ほどその
出力を下げるよう補正し、前記赤色フィルターが前記光
路中に挿入されている際には前記入射角度が大きくなる
画素ほどその出力を下げるよう補正し、前記緑色フィル
ターが挿入されている際には各画素の出力を補正せずに
出力することを特徴とする請求項３に記載の走査型画像
読み取り装置。
【請求項５】前記色補正手段は、前記イメージセンサ
の画素を像高に応じて複数のグループに分け、それぞれ
のグループ内の画素については同一の補正データを用い
て光量変化を補正することを特徴とする請求項３または
４のいずれかに記載の走査型画像読み取り装置。
【請求項６】被写体像を形成する結像レンズと、前記結像レンズにより形成された被写体像の一次元的な
画像情報を電子的に読み取るライン型イメージセンサ
と、前記被写体と前記結像レンズとの間に設けられ、前記イ
メージセンサの画素配列方向とほぼ平行な回動軸回りに
回動することにより前記イメージセンサ上に前記被写体
像を走査させ、前記イメージセンサに前記被写体像の二
次元的な画像情報を読み取らせる走査ミラーと、前記結像レンズと前記イメージセンサとの間に配置され
て透過光束の波長域を限定するカラーフィルターと、前記イメージセンサの各画素の像高をパラメータとし
て、前記カラーフィルターに対する入射角度の違いによ
って生じる透過波長域の変化に起因する光量変化を補正
する色補正手段と前記色補正手段の出力に基づいて前記
被写体の二次元的な画像データを生成する画像生成手段
とを備えることを特徴とする走査型画像読み取り装置。
【請求項７】前記カラーフィルターは、前記イメージ
センサと前記結像レンズとの間の光路中に選択的に挿入
される短波長側の成分を透過させる青色フィルターと、
長波長側の成分を透過させる赤色フィルターと、中間波
長の成分を透過させる緑色フィルターとを備え、前記色
補正手段は、前記青色フィルターが前記光路中に挿入さ
れている際には前記入射角度が大きくなる画素ほどその
出力を上げるよう補正し、前記赤色フィルターが前記光
路中に挿入されている際には前記入射角度が大きくなる
画素ほどその出力を下げるよう補正し、前記緑色フィル
ターが挿入されている際には各画素の出力を補正せずに
出力することを特徴とする請求項６に記載の走査型画像
読み取り装置。